Android 中的WiFi学习笔记

我们通常看到WiFi的守护进程wpa_supplicant在我们的ps的进程列表中，这个就是我们的wifi守护进程。wpa_supplicant在external/wpa_supplicant里实现

wpa_supplicant 适配层是通用的wpa_supplicant的封装，在Android中作为WIFI部分的硬件抽象层来使用。wpa_supplicant适配层主要用于封装与wpa_supplicant守护进程的通信，以提供给Android框架使用。它实现了加载，控制和消息监控等功能。

  wpa_supplicant适配层的头文件如下所示：

hardware/libhardware_legacy/include/hardware_legacy/wifi.h

我们看它的加载过程

Init会在系统启动首先加载init.rc这个文件会加载所有service，这是linux启动的第一个用户空间的应用（属于linux进程，不属于Android应用）。

Service wpa_supplicant /system/bin/wpa_supplicant –Dwext –iwlan0 –d –c /data/misc/wifi/wpa_supplicant.conf

#user wifi

#group wifi system

Socket wpa_eth0 dgram 0660 wifi system

Disabled

Oneshot

Serive dhcpcd /system/bin/dhcpcd –f /system/etc/dhcpcd/dhcpcd.conf –d eth0

Disabled

Onshot

On property:init.svc.wpa_supplicant=stopped

Stop dhcpcd

添加/system/etc/wifi/wpa_supplicant.conf

Update_config=1

Ctrl_interface=/data/system/wpa_supplicant //和IFACE_DIR对应

Eapol_verison=1

Ap_scan=1

Fast_reauth=1

通过linux内核模块/system/lib/modules/wlan.ko 这个wifi模块定义在/hardware/libhardware_legacy/wifi/wifi.c

当 SystemServer启动后会加载一系列的Service其中init2启动的就有ConnectivityService，这在我的前面《Android 启动过程分析》中已经提到过。ConnectivityService.java (frameworks/base/services/java/com/android/server) 会管理所有的Connectivity相关的比如APN，WiFi。看看是怎么启动WiFi Service的：

       if (DBG) Log.v(TAG, "Starting Wifi Service.");

        WifiStateTracker wst = new WifiStateTracker(context, mHandler);

        WifiService wifiService = new WifiService(context, wst);

        ServiceManager.addService(Context.WIFI_SERVICE, wifiService);

WifiStateTracker 会创建WifMonitor来接受来自底层的事件WifiService和WifiMonitor是整个模块的核心部分，WifiService负责启动关闭wpa_supplicant，发命令给wpa_supplicant，WiFiMonitor负责从wpa_supplicant接收事件

整个流程是

SystemServer -> ServerThread -> ConnectivityService -> ConnectivityThread -> WifiTracker->WifiService -> WifiMonitor

WiFi 的启动过程

用户在设置界面下开启了WiFi，调用应用程序Settings中的setWifiEnabler的onPerferenceChange,再由 WifiEnable调用WifiService，发送MESSAGE_ENABLE_WIFI,首先装载wifi内核模块wlan.ko然后启动 wpa_supplicant（用/data/misc/wifi/wpa_supplicant.conf配置），再通过 WifiStateTracker来启动WifiMonitor监视线程

WifiSettings.java (packages/apps/settings/src/com/android/settings/wifi)启动

mWifiEnabled = (CheckBoxPreference) preferenceScreen.findPreference(KEY_WIFI_ENABLED);

            mWifiEnabler = new WifiEnabler(this, (WifiManager) getSystemService(WIFI_SERVICE),

                    mWifiEnabled);


这样就启动WifiEnabler

WifiEnabler.java (packages/apps/settings/src/com/android/settings/wifi)通过WifiManager调用 WifiManager.java (frameworks/base/wifi/java/android/net/wifi) setWifiEnabled 中的IWifiManager来启动wifiservice[mService.setWifiEnabled(enabled);]

WifiService.java (frameworks/base/services/java/com/android/server)又setWifiEnabled()这个里面的 sendEnableMessage(enable, true, Binder.getCallingUid());来发送一则消息

Message msg = Message.obtain(mWifiHandler,

                                     (enable ? MESSAGE_ENABLE_WIFI : MESSAGE_DISABLE_WIFI),

                                     (persist ? 1 : 0), uid);

        msg.sendToTarget();发送给自身的消息。

通过WifiHandler的 handleMessage来维护这些消息，enable的时候会调用setWifiEnabledBlocking这个函数，这个函数会做 setWifiEnabledState  然后做两件事： 1. 调用wifi 本地方法JNI的WifiNative.loadDriver

下面说本地方法WifiNative.loadDriver函数WifiNative.java (frameworks/base/wifi/java/android/net/wifi) Android的WIFI系统的JNI的部分：

frameworks/base/core/jni/android_net_wifi_Wifi.cpp 中的android_net_wifi_loadDriver()可以把wifi驱动模块装载

Wifi.c (hardware/libhardware_legacy/wifi) 内核模块/system/lib/modules/wlan.ko中的wifi_load_driver()

设置wlan.driver.status属性为ok，至此wifi模块加载完毕。

2. 再来看看启动，同样是在WifiService 中的setWifiEnabledBlocking这个函数会调用startSupplicant 通过WifiNative.java (frameworks/base/wifi/java/android/net/wifi)的startSupplicant来启动 JNI：frameworks/base/core/jni/android_net_wifi_Wifi.cpp的 android_net_wifi_startSupplicant调用驱动模块Wifi.c (hardware/libhardware_legacy/wifi) wlan.ko中的wifi_start_supplicant, Wifi 启动完毕

成功启动wifi之后setWifiEnabledBlocking运行mWifiStateTracker.startEventLoop();事件循环，来监视事件mWifiMonitor.startMonitoring(); à MonitorThread().start();一直在线程里循环调用WifiNative.waitForEvent();最后调用

setWifiEnabledState(eventualWifiState, uid); intent = new Intent(WifiManager.WIFI_STATE_CHANGED_ACTION);广播消息向外界通知wifi已经成功启动了。


查找热点AP

上面说了WifiManager发送广播WIFI_STATE_CHANGED_ACTION，只要Android应用注册了接受该Action的就接受，我们的WifiLayer注册了接收到该Action

WifiSettings.java (packages/apps/settings/src/com/android/settings/wifi)中有mWifiLayer.onCreate();（这个函数创建WifiLayer指定接受的Action）

WifiLayer.java (packages/apps/settings/src/com/android/settings/wifi)中的 BroadcastReceiver 有一句话else if (action.equals(WifiManager.WIFI_STATE_CHANGED_ACTION)) {

                handleWifiStateChanged(intent.getIntExtra(WifiManager.EXTRA_WIFI_STATE,

                        WifiManager.WIFI_STATE_UNKNOWN));

这个函数会调用loadConfiguredAccessPoints和attemptScan来开始扫描，调用WifiManager的 mWifiManager.startScanActive，WifiManager.java中的mService.startScan通过 WifiService中的startScan通过本地方法WifiNative.setScanResultHandlingCommand启动JNI android_net_wifi_Wifi.cpp (frameworks/base/core/jni) 中的android_net_wifi_setScanResultHandlingCommand的命令“AP_SCAN 模式” Wifi.c ::wifi_command(cmd)开始扫描wifi_send_command发出SCAN命令调用wpa_supplicant开始扫描

扫描完成之后会发送SCAN_RESULT 在WifiMonitor的HandleEvent里处理调用 mWifiStateTracker.notifyScanResultsAvailable(); à sendEmptyMessage(EVENT_SCAN_RESULTS_AVAILABLE); mWifiStateTracker中的 handleMessage接收到case EVENT_SCAN_RESULTS_AVAILABLE:之后发送广播mContext.sendBroadcast(new Intent(WifiManager.SCAN_RESULTS_AVAILABLE_ACTION));


WiFiLayer接收到这个消息在mReceiver = new BroadcastReceiver()中处理handleScanResultsAvailable();



WiFi 连接流程

用户在AccessPointDialog中输入密码之后点击连接按钮，Android调用顺序如下：

AccessPointDialog.java (packages/apps/settings/src/com/android/settings/wifi) -> onClick -> handleConnect(); -> mWifiLayer.connectToNetwork ->通过WifiConfiguration config = findConfiguredNetwork(state);查看是不是配置过的，如果是就直接使用了，如果不是config = addConfiguration(state, 0); -> managerEnableNetwork -> mWifiManager.enableNetwork -> mService.enableNetwork -> WifiService. enableNetwork -> WifiNative.enableNetworkCommand -> JNI: android_net_wifi_Wifi.cpp android_net_wifi_enableNetworkCommand 调用wpa_suppcant发送相关命令返回之后由WiFiMonitor处理跟以前类似，连接的中间流程与查找AP的流程类似，都经过了 WifiMonitor对“CONNECTED”消息响应的捕获，以及WifiStateTracker对 EVENT_SUPPLICANT_STATE_ CHANGED的处理。还有一个比较重

要的步骤是WifiStateTracker通过对DHCP服务器的申请进行了IP地址分配。最终会广播NETWORK_STATE_CHANGED_ ACTION消息，由WifiLayer响应。


IP地址分配

由上面继续说IP地址分配，因为当wpa_supplicant链接AP成功之后，它会发出事件从而wifi_for_event函数会接收到该事件，由 WifiMonitor中的MonitorThread执行执行这个事件handleEvent-> case CONNECTED: handleNetworkStateChange -> mWifiStateTracker.notifyStateChange  -> EVENT_NETWORK_STATE_CHANGED -> handleMessage 下的：case EVENT_SUPPLICANT_STATE_CHANGED: -> intent = new Intent(WifiManager.SUPPLICANT_STATE_CHANGED_ACTION); Wi-Fi supplicant state changed:

è SettingsObserver专门是观察该类变化的

if (changed) {

                resetInterface(true);

                configureInterface();

                if (mUseStaticIp) {

                    mTarget.sendEmptyMessage(EVENT_CONFIGURATION_CHANGED);

                }

            }

è

mDhcpTarget.sendEmptyMessage(EVENT_DHCP_START);

->

DhcpHandler的handleMessage函数case EVENT_DHCP_START: NetworkUtils.runDhcp获取DHCP的IP地址，成功之后发送EVENT_INTERFACE_CONFIGURATION_SUCCEEDED:

event 通过WifiStateTracker的HandleMessage函数case EVENT_INTERFACE_CONFIGURATION_SUCCEEDED:会调用 sendNetworkStateChangeBroadcast Intent intent = new Intent(WifiManager.NETWORK_STATE_CHANGED_ACTION);发送全局Intent Action 完成网络切换。